申请日 20200927
公开（公告）日 20201222
IPC分类号 C02F9/10; C02F101/30
摘要
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种可降解有机物的中高温MVR废水的处理方法及其处理系统。该方法将高盐高COD废水预热后进入反应蒸发器中，在催化剂与氧化剂的作用下，液相发生有机物降解反应，有机物氧化为H2O和CO2，反应后的液相经浓缩、结晶，得到混合盐；气相经压缩后再次进入反应蒸发器的加热器装置中，为有机物降解反应提供热量。本发明通过耦合MVR技术和有机物降解工艺，将有机物降解时放出的热量，不仅用于反应蒸发器中的液相蒸发，还可以用于反应蒸发过程的加热和原料的预处理，有效利用了有机物降解时释放的能量，提高了能量的品位、减少了蒸气的消耗，降低了废水的治理成本。
权利要求书
1.一种可降解有机物的中高温MVR废水的处理方法，其特征在于：将有机物降解反应与废水MVR蒸发耦合在反应蒸发器中，高盐高COD废水预热后进入反应蒸发器中；在催化剂与氧化剂的作用下，液相发生有机物降解反应，有机物氧化为H2O和CO2；反应后的液相经浓缩、结晶，得到混合盐；气相经压缩后再次进入反应蒸发器的加热器装置中，为有机物降解反应提供热量。
2.根据权利要求1所述的可降解有机物的中高温MVR废水的处理方法，其特征在于：催化剂为铁粉、二氧化锰、五氧化二钒、硫酸或硝酸溶液中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的可降解有机物的中高温MVR废水的处理方法，其特征在于：当催化剂为液体时，催化剂的用量为高盐高COD废水质量的0.1-10％；当催化剂为固体时，催化剂的填充体积占反应蒸发器内部体积的20-22％。
4.根据权利要求1所述的可降解有机物的中高温MVR废水的处理方法，其特征在于：氧化剂为空气、氧气、臭氧、双氧水、次氯酸盐溶液、重铬酸盐溶液或高锰酸盐溶液中的一种或多种；氧化剂的用量是有机物完全转化所需氧化剂的1-5倍。
5.根据权利要求1所述的可降解有机物的中高温MVR废水的处理方法，其特征在于：有机物降解反应的压力为2-100atm，温度为100-330℃。
6.根据权利要求1所述的可降解有机物的中高温MVR废水的处理方法，其特征在于：高盐高COD废水预热至100-320℃后，再进入反应蒸发器中。
7.根据权利要求1所述的可降解有机物的中高温MVR废水的处理方法，其特征在于：高盐高COD废水中的盐为NaCl、KCl、Na2SO4，盐的含量为8-9wt.％，COD的含量为30000-60000ppm。
8.一种利用权利要求1-7任一所述方法的可降解有机物的中高温MVR废水的处理系统，包括废水原料罐(1)，其特征在于：废水原料罐(1)与预热器、反应蒸发器(4)、循环泵(8)、结晶器(9)、混合盐存储罐(10)依次连接；反应蒸发器(4)还与氧化剂储存罐(12)连接；反应蒸发器(4)顶部与MVR压缩机(5)连接，MVR压缩机(5)通过管路与反应蒸发器(4)底部连接。
9.根据权利要求8所述的可降解有机物的中高温MVR废水的处理系统，其特征在于：废水原料罐(1)与一级预热器(2)、二级预热器(3)、反应蒸发器(4)依次连接；反应蒸发器(4)底部还连接一级预热器(2)；循环泵(8)还与一级预热器(2)、二级预热器(3)之间管道连接，形成反应蒸发器(4)、循环泵(8)、二级预热器(3)的循环回路；一级预热器(2)连接冷凝水和废气管道(11)。
10.根据权利要求8所述的可降解有机物的中高温MVR废水的处理系统，其特征在于：反应蒸发器(4)内部设有MVR加热器(7)、催化剂(6)，催化剂(6)位于MVR加热器(7)的上方。
说明书
可降解有机物的中高温MVR废水的处理方法及其处理系统
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种可降解有机物的中高温MVR废水的处理方法及其处理系统。
背景技术
高盐高COD工业废水的降解是废水治理的难点，为了降解废水中的有机物通常需要较高的反应温度和比较苛刻的处理条件，其能量消耗比较大，导致运行成本较高。而机械式蒸汽再压缩技术(MVR)是近年来广泛应用的新型节能减排设备，它可以在较低负压下工作，降低了液体的蒸发温度，而且可以将蒸汽的能量用于加热废水，可以明显降低蒸发过程中的能量消耗。然而，由于MVR设备的工作温度比较低，难以满足COD降解的工艺条件，使得MVR技术不能有效的降低废水中的有机物。这就为MVR技术的应用推广带来了一些困难。尤其在处理高盐高COD的废水时，目前的MVR设备只能产生含有大量有机物的固体废弃物。
为了克服这种难点，中国专利CN106698780A公开一种垃圾渗滤液组合处理工艺，提出一种组合方法，将多种处理工艺按照前后顺序，协同处理渗滤液：预处理后的渗滤液经过机械蒸汽再压缩+催化湿式过氧化氢氧化技术(MVR+CWPO)组合工艺进行处理，充分利用MVR系统高温出水进行CWPO深度降解反应，以实现较高的COD去除率。但该专利的处理工艺需要两套技术独立运行，协调配合，使得废水处理系统复杂，增大了运行的难度。
中国专利CN105540980A公开一种高含盐工业废水的高级氧化-分盐结晶组合系统，先将预处理膜系统处理后的高含盐工业废水进入臭氧高级氧化装置，在臭氧催化剂存在的条件下，臭氧比耗1.2-1.0kgO3/kgCOD，停留时间2-4h，处理后出水COD＜50mg/L；再送入结晶系统进行结晶处理，其中硫酸钠浓水进入冷冻结晶系统，氯化钠浓水进入多效蒸发(或MVR蒸发)器。该专利的这种技术对膜的要求比较高，而且废水氧化的处理量较大，运行费用高。
中国专利CN106495386A公开一种高盐分难降解有机废水的处理方法及装置，具体涉及一种催化湿式氧化和MVR蒸发浓缩结晶技术的耦合处理高浓度难降解COD和高盐分工业废水的方法及装置。该装置包括：汽液换热器、液液交换器、增压泵(或称循环泵)、压缩风机、氧化剂投加装置、湿式催化氧化反应器(WAO)、蒸发器、蒸汽压缩机及汽水分离器。原水经气液换热器、液液换热器两级预热后，在WAO反应器发生空气催化湿式氧化；氧化后的废水，经蒸发器蒸发浓缩，得到结晶盐和蒸馏水。该专利只是将湿式氧化技术和MVR技术机械的结合，缺少机理层面的深度耦合，对有机物氧化放出的热量没有收集和利用。
因此，亟需研究一种既能降解废水中的有机物、又能对有机物氧化放出的热量进行收集和利用的废水处理方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种可降解有机物的中高温MVR废水的处理方法，将有机物降解技术和MVR节能技术结合，不仅可以氧化降解废水中的有机物，直接生产达标的混合盐，还可以利用COD氧化放出的热量，并且充分利用蒸汽冷凝放热，实现了节能蒸发；本发明同时提供可降解有机物的中高温MVR废水的处理系统。
本发明所述的可降解有机物的中高温MVR废水的处理方法：将有机物降解反应与废水MVR蒸发耦合在反应蒸发器中，高盐高COD废水预热后进入反应蒸发器中；在催化剂与氧化剂的作用下，液相发生有机物降解反应，有机物氧化为H2O和CO2；反应后的液相经浓缩、结晶，得到混合盐；气相经压缩后再次进入反应蒸发器的加热器装置中，为有机物降解反应提供热量。
其中：
催化剂为铁粉、二氧化锰、五氧化二钒、硫酸或硝酸溶液中的一种或多种。
当催化剂为液体时，催化剂的用量为高盐高COD废水质量的0.1-10％；当催化剂为固体时，催化剂在催化剂小袋中包装好，放置在反应蒸发器中，催化剂的填充体积占反应蒸发器内部体积的20-22％。
氧化剂为空气、氧气、臭氧、双氧水、次氯酸盐溶液、重铬酸盐溶液或高锰酸盐溶液中的一种或多种。
氧化剂的用量是有机物完全转化所需氧化剂的1-5倍。
有机物降解反应的压力为2-100atm，温度为100-330℃。
高盐高COD废水预热至100-320℃后，再进入反应蒸发器中。
高盐高COD废水中的盐为NaCl、KCl、Na2SO4，盐的含量为8-9wt.％，COD的含量为30000-60000ppm。
本发明所述的可降解有机物的中高温MVR废水的处理系统，包括废水原料罐，废水原料罐与预热器、反应蒸发器、循环泵、结晶器、混合盐存储罐依次连接；反应蒸发器还与氧化剂储存罐连接；反应蒸发器顶部与MVR压缩机连接，MVR压缩机通过管路与反应蒸发器底部连接。
优选地，废水原料罐与一级预热器、二级预热器、反应蒸发器依次连接；反应蒸发器底部还连接一级预热器；循环泵还与一级预热器、二级预热器之间管道连接，形成反应蒸发器、循环泵、二级预热器的循环回路；一级预热器连接冷凝水和废气管道。
优选地，反应蒸发器内部设有MVR加热器、催化剂，催化剂位于MVR加热器的上方。
本发明将高盐高COD废水作为原料液储存在废水原料罐中，高盐高COD废水依次经过一级预热器、二级预热器，当温度达到有机物降解反应温度后，进入反应蒸发器中，反应蒸发器中设有催化剂，此时将氧化剂储存罐中的氧化剂输送至反应蒸发器中。
在催化剂与氧化剂的作用下，高盐高COD废水发生有机物降解反应，有机物氧化为H2O和CO2，反应后的液相进入循环泵，循环流动进一步降解有机物，当达到工艺要求后，进入结晶器中结晶，生产达标的混合盐；如果没有达到COD排放要求和无机盐浓度要求时，将反应液回流至二级预热器中与原料液混合后，再次进入反应蒸发器，进一步进行有机物降解。
蒸发反应器中的气体和蒸汽进入MVR压缩机中，经压缩后通入到MVR加热器中，气体和蒸汽冷凝放热，加热反应蒸发器中的废水，为有机物降解反应提供热量。换热后的气体和蒸汽再次进入一级预热器，加热原料液，最后经冷凝水和废气管道排出。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明通过耦合MVR技术和有机物降解工艺，可以将高COD和高盐废水中的有机物直接降解，其中的盐类成为达标的混合盐。
(2)本发明通过耦合MVR技术和有机物降解工艺，将有机物降解时放出的热量，不仅用于反应蒸发器中的液相蒸发，还可以用于反应蒸发过程的加热和原料的预处理，有效利用了有机物降解时释放的能量，提高了能量的品位、减少了蒸气的消耗，提高了能量利用率，降低了废水的治理成本。
发明人 （宋峰;孙敬泽;庄淑娟;崔洪友;付强;谭洪梓;张远;）